新聞主題	柴油發(fā)電機啟動(dòng)系統的組成和作用

 

摘要：柴油發(fā)電機電起動(dòng)系統主要由起動(dòng)機、蓄電池、充電發(fā)電機、調節器和電池連接線(xiàn)等組成。啟動(dòng)系統的功用是把來(lái)自蓄電池的能量轉換并傳送到用于轉動(dòng)柴油機的起動(dòng)機上，再由起動(dòng)機帶動(dòng)飛輪旋轉，使柴油機進(jìn)入自行運轉狀態(tài)。在完全著(zhù)車(chē)進(jìn)入工作狀態(tài)后，起動(dòng)機停止工作自動(dòng)退回原位，至此，啟動(dòng)過(guò)程全部完成?？得魉构驹诒疚闹嘘U述了柴油發(fā)電機啟動(dòng)系統的結構組成、啟動(dòng)條件和要求，以及常見(jiàn)柴油機啟動(dòng)故障的原因分析，供于用戶(hù)借鑒。

 

一、起動(dòng)系統的基本組成

 

      柴油發(fā)動(dòng)機由靜止狀態(tài)轉為運轉狀態(tài)，必須依靠外力助推動(dòng)曲軸轉動(dòng)，才能得到初始的進(jìn)氣、壓縮、燃燒作功等幾個(gè)過(guò)程，產(chǎn)生動(dòng)力，使柴油機連續不斷地循環(huán)運轉。柴油機從靜止狀態(tài)到開(kāi)始運轉的全過(guò)程，稱(chēng)為啟動(dòng)。完成啟動(dòng)所需的一系列的裝置，稱(chēng)為柴油發(fā)電機的啟動(dòng)系統。

1、起動(dòng)機

      柴油發(fā)電機的起動(dòng)機是四極四刷串激直流電動(dòng)機，外觀(guān)模型如圖1、圖2所示。這種電動(dòng)機的特點(diǎn)是，輕載時(shí)，其電磁轉矩與電樞電流的平方成正比；負載增加時(shí)，電磁轉矩增加很快，但負載較大時(shí)，通過(guò)的激磁繞組電流也增大，鐵心趨于飽和，盡管流過(guò)激磁繞組的電流隨負載增加而增大，但磁極的磁通卻變化不大，因此，它的電磁轉矩與負載電流成正比，適合作啟動(dòng)電動(dòng)機。ST614型啟動(dòng)電動(dòng)機帶彈簧脫離裝置，康明斯型啟動(dòng)電動(dòng)機帶有螺旋花鍵裝置。它們均能在柴油發(fā)電機啟動(dòng)后自動(dòng)脫離，防止轉子因柴油發(fā)電機啟動(dòng)后高速旋轉而損壞。

 

圖1  柴油機起動(dòng)機整體結構圖

圖2  柴油機起動(dòng)機創(chuàng )建模型樹(shù)

 

2、硅整流充電發(fā)電機

      康明斯系列柴油發(fā)電機均采用這種充電發(fā)電機，它與相應電壓調節器配合使用，作啟動(dòng)蓄電池的充電電源。硅整流充電發(fā)電機使用時(shí)應注意的問(wèn)題如下：

① 應與相應規格的電壓調節器和相應容量的蓄電池合使用。

② 接線(xiàn)時(shí)必須注意極性，否則將會(huì )造成損壞。

③ 12缸V型柴油發(fā)電機啟動(dòng)時(shí)，應注意鑰匙開(kāi)關(guān)左、中、右三檔位置。

3、充電機電壓調節器

      電壓調節器應與硅整流充電發(fā)電機配合工作。當柴油發(fā)電機的轉速超過(guò)800r/min以上時(shí)，充電發(fā)電機開(kāi)始向蓄電池充電，由電壓調節器控制使充電發(fā)電機輸出電壓保持在一定范圍以?xún)取?/span>

4、啟動(dòng)蓄電池

      蓄電池為起動(dòng)機提供啟動(dòng)時(shí)所必需的電流和電壓。通常，蓄電池的電量不低于75%才能保證起動(dòng)機正常運轉。在起動(dòng)機運轉時(shí)，蓄電池要向起動(dòng)機提供足夠的電流。

      康明斯柴油發(fā)電機組所用的蓄電池一般都是鉛酸蓄電池。以瓦爾塔鉛酸蓄電池為例，其正極為二氧化鉛，負極為海綿狀鉛，電解質(zhì)為硫酸水溶液，隔板（隔膜）使用微孔橡膠隔板或微孔塑料隔板，電池殼體使用硬橡膠、工程塑料、玻璃鋼等材料制成。其內部剖析圖如圖3所示，外觀(guān)如圖4所示。

5、電池連接線(xiàn)

      蓄電池連接線(xiàn)是起動(dòng)系統連接各個(gè)組件的主要線(xiàn)路，必須保證接口的穩定性和安全性。

 

圖3  鉛酸蓄電池內部剖析圖

圖4  瓦爾塔蓄電池外形圖

 

二、啟動(dòng)基本條件和要求

 

      柴油機借助于外力，獲得第一個(gè)工作循環(huán)的條件，即在外力作用下進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、噴油，直至燃油燃燒、膨脹做功而自行運轉的過(guò)程。柴油發(fā)電機啟?？刂葡到y如圖5所示，啟動(dòng)系統接線(xiàn)如圖6所示。

1、起動(dòng)轉速

      柴油機起動(dòng)所要求的最低轉速稱(chēng)為起動(dòng)轉速。柴油機起動(dòng)轉速與柴油機的類(lèi)型、環(huán)境條件、柴油機技術(shù)狀態(tài)、燃油品質(zhì)等有關(guān)。

2、起動(dòng)轉速范圍

（1）高速機80～150r／min；

（2）中速機60～70r／min；

（3）低速機10～30r／min。

3、柴油機的起動(dòng)要求

（1）迅速、可靠；

（2）達到啟動(dòng)轉速，消耗能量少；

（3）易于實(shí)現設備自啟動(dòng)和遠程遙控；

（4）曲軸處于任何位置均可啟動(dòng)。

4、柴發(fā)自啟動(dòng)規定

       目前在行業(yè)中對于柴油發(fā)電機沒(méi)有強制規定必須要自動(dòng)啟動(dòng)，只是規定柴油發(fā)電機要設置自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)裝置以及在多長(cháng)時(shí)間內啟動(dòng)。所謂自動(dòng)啟動(dòng)就是在沒(méi)有人干預的情況下柴油發(fā)電機啟動(dòng)。手動(dòng)啟動(dòng)就是通過(guò)人去按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)。

（1）《高層民用建筑設計防火規范》GB50045－95（2005年版）第9.1.2條要求：一類(lèi)二類(lèi)高層建筑自備發(fā)電設備，應設有自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)裝置，并能在30S內供電，當采用自啟動(dòng)有困難時(shí)，可采用手動(dòng)啟動(dòng)裝置。

（2）《建筑設計防火規范》GB50016－2006第1.1.2條：一級負荷供電的建筑，當采用自備發(fā)電設備作備用電源時(shí)，自備發(fā)電設備應設置自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)裝置，且自動(dòng)啟動(dòng)方式應能在30S內供電。

（3）《民用建筑電氣設計規范》JGJ16－2008第13·9.7條：當消防應急電源由自備發(fā)電機組提供備用電源時(shí)，應符合下列要求：消防用電負荷為一級時(shí)，應設自動(dòng)啟動(dòng)裝置，并應在30S內供電。

 

圖5  柴油發(fā)電機啟?？刂七^(guò)程

圖6  柴油機啟動(dòng)系統接線(xiàn)圖

 

三、柴油機啟動(dòng)故障的原因

 

       柴油機啟動(dòng)故障是指在正常環(huán)境溫度狀況下，或者在柴油機使用說(shuō)明規定的特定條件下，連續啟動(dòng)多次而不能正常著(zhù)車(chē)的現象。柴油機啟動(dòng)故障主要分為：

1、柴油機冷車(chē)啟動(dòng)困難而熱車(chē)不困難

（1）啟動(dòng)轉速正常而排氣管無(wú)煙霧排出。

      產(chǎn)生這種現象主要有兩個(gè)因素：

① 合計低壓油路中進(jìn)入空氣，從而導致低壓油路中無(wú)柴油運移到泵油泵或者噴油器，造成柴油機無(wú)法正常啟動(dòng)。

② 主要合計噴油泵中斷油電磁閥的位置及狀態(tài)是否處于供油位置，假設未在供油位置，那么會(huì )導致無(wú)法向噴油器供油而無(wú)煙霧排出。

（2）啟動(dòng)轉速正常而排氣管冒出白色煙霧。

      出現這樣的現象主要有三個(gè)方面原因：

① 柴油內含有水分，而在柴油燃燒時(shí)，水霧隨著(zhù)燃燒后的廢氣一起排出，形成白色煙霧。

② 在環(huán)境溫度比較低的狀況下，柴油在氣缸內將來(lái)得及燃燒或者燃燒不充分而被排出，造成冒白煙。

③ 汽缸墊沖壞或汽缸蓋螺栓不緊，使冷卻水進(jìn)入汽缸。

（3）啟動(dòng)轉速正常而排煙管道冒黑色煙霧。

      產(chǎn)生這樣現象主要有四個(gè)方面原因：

① 噴油器滴油、漏油、霧化不良。

② 噴油泵各缸供油不均勻，有一個(gè)或幾個(gè)缸供油量少，而另幾個(gè)缸供油量多。

③ 進(jìn)排氣阻力太大。主要由于空氣濾清器污損嚴重、排氣管阻力大、消聲器匹配不當等原因所造成的。

④ 增壓器故障。由于增壓器轉子轉速下降，進(jìn)氣壓力降低，出現漏氣現象等原因，使氣缸充氣量減少。

2、冷車(chē)啟動(dòng)困難，啟動(dòng)升溫后熱車(chē)容易啟動(dòng)

      造成這樣的現象主要有以下兩個(gè)方面原因：

（1）活塞與氣缸之間的磨損間隙過(guò)大

      經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間不間斷的工作，活塞與氣缸之間的間隙越來(lái)越大，并有可能達到了臨界極限值，當溫度升高后，機油會(huì )均勻潤滑彌補氣缸與活塞之間的間隙，機油溫度升高后溫度會(huì )下降，從而導致活塞與氣缸之間摩擦阻力減小，所以熱車(chē)容易啟動(dòng)起來(lái)。

（2）噴油嘴磨損過(guò)度

      當噴油嘴磨損同樣達到最大同意間隙時(shí)，由于熱脹冷縮作用，在冷車(chē)時(shí)候間隙過(guò)大，導致噴油效果不好，而致使冷車(chē)難以啟動(dòng)。而在熱車(chē)狀況下，噴油嘴受熱膨脹后間隙減小，恢復到原來(lái)的正常噴油狀態(tài)，因此熱車(chē)很容易就啟動(dòng)起來(lái)了。

3、柴油機熱車(chē)啟動(dòng)困難

      產(chǎn)生這樣現象主要有四個(gè)方面原因：

（1）柴油機噴油泵的柱塞磨損，造成泄油量大。

（2）柴油機活塞與缸壁間隙太小，形成咬缸。

（3）柴油機過(guò)熱。

（4）柴油機曲軸軸向間隙小，造成啟動(dòng)加載。

4、柴油機冷、熱車(chē)啟動(dòng)均困難

      造成冷、熱車(chē)啟動(dòng)均困難的原因主要有以下六個(gè)方面：

（1）由機械方面原因造成的，例如活塞、活塞環(huán)與氣缸之間的磨損間隙過(guò)大，導致氣缸內的霧化柴油不能夠燃燒而不能夠啟動(dòng)。

（2）某個(gè)氣缸或者多個(gè)氣缸與活塞環(huán)出現“對口”現象。

（3）氣門(mén)間隙問(wèn)題，氣門(mén)磨損后間隙過(guò)大，造成升程不夠，間隙過(guò)小，氣門(mén)關(guān)閉不嚴，導致氣缸內壓縮壓力下降，霧化后的柴油難以自燃，造成啟動(dòng)困難。

（4）噴油器工作狀態(tài)不良，噴油器因堵塞或者其它原因導致不噴油或者噴油量過(guò)小，噴油壓力不夠，影響柴油機的啟動(dòng)。

（5）柴油機噴油泵調速器調整不當。

（6）柴油機低壓油路有問(wèn)題。

 

總結：

      總之，柴油機的起動(dòng)系統是設備穩定、連續運轉的基礎。為了確保柴油發(fā)電機的正常使用，起動(dòng)系統的建設和使用必須得到足夠重視和開(kāi)發(fā)。此外，柴油機啟動(dòng)故障的現象很復雜，影響柴油機啟動(dòng)的原因也很多，這里不可能一一進(jìn)行介紹，但是無(wú)論是何種引起柴油機不能正常啟動(dòng)的現象，都要認真分析產(chǎn)生該現象的原因，然后針對原因去尋找解決排除故障的方法。柴油機在平常的使用過(guò)程中，要常常進(jìn)行維護、保養，只有平常維護保養到位，才能盡量避免柴油機啟動(dòng)困難現象的發(fā)生。

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